Badania PMI: XRF a OES w weryfikacji stopów

Dlaczego istnieje PMI

Stopy są w praktyce mylone: wiązka zostaje błędnie oznakowana, dwa podobnie wyglądające pręty dzielą jeden stojak, spoina naprawcza używa niewłaściwego spoiwa. Ponieważ większość stali stopowych i gatunków nierdzewnych wygląda identycznie, jedyną obroną jest zbadanie samego metalu. Ta weryfikacja to PMI — pozytywna identyfikacja materiału. W przemyśle procesowym zalecana praktyka API 578 określa, jak prowadzi się systematyczne programy PMI; ta sama logika obowiązuje wszędzie tam, gdzie tożsamość stopu ma krytyczne znaczenie dla bezpieczeństwa lub kosztów.

XRF: szybkie sortowanie według pierwiastków stopowych

Ręczny analizator XRF (fluorescencja rentgenowska) wzbudza powierzchnię promieniowaniem rentgenowskim i odczytuje charakterystyczne promieniowanie obecnych pierwiastków. Wynik zajmuje sekundy, nie pozostawia śladu i doskonale rozróżnia przypadki zależne od głównych pierwiastków stopowych:

• 304 a 316 (rozdzielane przez molibden),
• rodziny stali nierdzewnych i stopy niklu sortowane według zawartości Cr/Ni/Mo,
• sprawdzanie, czy stal Cr-Mo należy do właściwej rodziny (na przykład gatunki 5% Cr a 9% Cr).

Ograniczeniem jest fizyka: XRF nie może mierzyć węgla (ani innych najlżejszych pierwiastków) w stali. Nie może zatem rozróżnić 316 od 316L, 304 od 304L ani żadnej pary gatunków różniących się tylko węglem — takich jak 4130 i 4140. Powłoki, zgorzelina i zanieczyszczenia również zniekształcają odczyty, więc miejsce badania musi sięgać czystego metalu.

Iskrowy OES: metoda zdolna do pomiaru węgla

Spektrometria emisyjna optyczna iskrzy próbkę i analizuje światło z odparowanego metalu. Mobilne i laboratoryjne instrumenty OES mierzą węgiel, a także pierwiastki stopowe, z dokładnością laboratoryjną. Ceną tej kompletności jest małe przypalenie iskrowe na powierzchni, potrzeba zasilania argonem oraz w miarę płaski, czysty obszar badania. Ławkowy OES jest standardowym instrumentem do analizy składu chemicznego w laboratoriach hutniczych; przenośny iskrowy OES jest metodą terenową, gdy o gatunku decyduje węgiel.

Trzecia technologia, ręczny LIBS (spektroskopia emisyjna z plazmą indukowaną laserowo), również może mierzyć węgiel i jest coraz częściej stosowana tam, gdzie weryfikacja gatunków L jest rutyną.

	Ręczny XRF	Iskrowy OES
Mierzy węgiel	Nie	Tak
Szybkość	Sekundy	Zazwyczaj poniżej minuty
Wpływ na powierzchnię	Brak	Małe przypalenie iskrowe
Najlepsza rola	Sortowanie i badanie przesiewowe w dużej objętości	Ostateczna weryfikacja gatunku

Typowe przypadki zastosowania

• Inspekcja przy przyjęciu elementów ze stali nierdzewnej i wysokostopowej, odkuwek i rur.
• Weryfikacja gatunków Cr-Mo na elementy ciśnieniowe (rodziny P11/P22/P91), gdzie znaczenie mają zarówno węgiel, jak i zawartość stopu.
• Sortowanie zmieszanych lub nieoznakowanych zapasów przed ich wejściem do produkcji.
• Potwierdzenie metalu podstawowego przed spawaniem i przegląd po naprawach.

PMI i certyfikaty się uzupełniają

PMI dowodzi tożsamości elementu trzymanego w ręku; certyfikat hutniczy dowodzi badanych właściwości jego wytopu. Żadne nie zastępuje drugiego. Solidny program łączy oba — wynik PMI zarejestrowany w odniesieniu do numeru wytopu, instrumenty kalibrowane certyfikowanymi materiałami odniesienia, a zakres badań skalowany według tego, jak krytyczny jest element.